孔祥伟

（大庆石油化工机械厂有限公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

机械厂年产压力容器产品约14 000 t，生产压力容器产品的第一道工序是钢板下料。机械厂很早就引进了数控切割机。该技术的引进可以保证产品的切削和焊接品质，提高原料的利用效率，减少单位产品的生产费用。在当前的切削工艺中，由于在切削过程中还存在一些问题，造成产品质量差、效率低、缺陷多。

1 切割过程中存在的主要问题

（1）切割物料的通过性差。根据统计，在经过对金属板材进行加工之后，产品通过率仅有68%。而业内钢板数控切削的通过率平均值是86%，切削质量与行业平均水平存在较大差距。

（2）工期延迟。由于最近数控切削加工中的瑕疵不断增加，需要花费很多的人力、物力进行清运，有时甚至需要重新处理来确保产品可以顺利出厂，对企业的正常运转造成一定的影响。

（3）生产成本急剧增加。因为清洗切割材料需要耗费大量的人力、物力，有很多金属板多次切割不当，造成浪费，形成废料，增加企业的生产制造成本。

据统计，共切割钢板18 926 m，合格产品12 656 m，合格率67%，不合格产品6270 m，不合格率33%。从统计数据中发现，在压力容器主要部位切割时，大部分缺陷为切割断面上的夹渣（图1）。切削截面纵向不符合要求、切削截面光滑度不符合要求、倒角不符合要求等各种类型缺陷的发生可能性见表1。

表1 各种缺陷类型统计

图1 剖面悬渣

由表1 可知，在所有缺陷中切割断面挂渣缺陷出现最多，占所有缺陷材料中的75.6%。本文对切割断面挂渣不足继续进行调查（表2）。

表2 挂渣缺陷调查

2 具体实施

评价制造流程是否能够符合顾客的基本和真实需要。在发生质量问题时，能及时进行纠正，通过改进设备改善生产经营业绩等，为工厂创造效益。为克服切削加工中存在的不足，使设备工作稳定，缩短加工时间，本文给出了如下工艺改进方案。

实践表明，若能有效消除切削截面上的残渣，就能有效改善成品质量。目前的产品合格率仅为67%，不合格产品中75.6%是由切削部分的残余物引起的，其中79.6%需要重新施工。所以在切削时，若能将切削液的品质提高到33%×75.6%×79.6%=19.9%，那么一次切削的合格率就会达到67%+19.9%=86.9%。在确定改进目标之后，要对切割剖面上的残渣进行全面的评估，以解决不能直接去除的问题。要达到改进目的，就必须解决这些问题，并对各个方面的影响进行分析，包括人员、设备、材料和工艺（图2）。

图2 影响挂渣质量的因素

2.1 问题分析

通过对施工工地剖面上的浮渣进行细致地观测与分析，统计各项影响因素（表3）。

表3 影响因素统计

从表3 可以得出，切割一次合格率低的主要原因是切割时氧含量低、割嘴与工件上部距离不固定、行进速度过快、割嘴移动速度快等，需要改进的方面有：①划分各个部门的工作责任，制定适当的奖励和惩罚制度；②强化雇员的上岗前训练；③改善现有生产技术。

2.2 改进工艺

（1）对各个部门的工作责任进行明确界定，并制定了相应的奖励和惩罚制度。若切削下料有问题，将会对机械厂的经济效益产生影响。因此，需要提升设备切削的一次合格率，形成一套完善的奖惩制度，确保正常生产。

（2）在工程实施之前，做好具体工作的技术指导。因此，需要加强对员工的培训，组织所有的数控切削操作人员进行岗位前培训，并进行严格的审核；坚持“不合格，不能入职”的思想。完善现有生产技术，建立严密的生产流程管理制度。

（3）完善现有生产技术，建立严密的生产过程。在进行划痕时，先画一条切割线，如果使用半自动化的小车，也要画一条铁轨。具体的刻字方式如下：用钢卷尺等丈量钢板的长和宽，然后与下料排版的大小对比，判断材料的精度，确认后再进行刻划。用长条直线作为参考，直线和圆规测量，用石笔画出圆点（一条直线原则）。通常用窄的V 形标识，其顶端沿一条线画出。绷线（粉线）可以拉出较长的线条，在上面画出一条直线，然后用直角尺、钢卷尺等对圆筒进行测量。剪完后，在下料线的一边做好切割机的导轨，通常两条直线的间距为150 mm 或200 mm，并根据需要适当的调节预留一定的余量（表4）。

表4 零件切割余量 mm

为切割口设置测量工具，保证切割口与工件间距为（20±0.5）mm，偏差小于0.5 mm。为切割口制作标度尺工装，将其安装在切割口上，调整其高度以达到规范的要求（图3）。

图3 测距工装结构

3 火焰切割控制措施

火焰切割时，重点需要提高氧气的纯度。所以在投入生产前一定要检查氧气的纯度，保证氧气纯度大于99.6%，以满足数据切断的品质需求。安装减压阀、氧压力计。目前使用的氧气是瓶装气，在制造时由专门装置输送至切断机。在专用管道上与切割机相连，使氧气能更好地传送到切割机上。将氧气压力计装入输氧管线，将氧压设定为0.6 MPa，确保了在运输中氧气供应的稳定性，不会对加工切削加工的品质产生干扰。下料后，用铲子铲去切口的熔渣，用砂轮将切口打磨至平整光滑。

3.1 管节

在大口径箱内，短圆管节在下料过程中，由于采用了火焰切削工艺，导致孔口部位发生变形。由于切削温度过高，在切削过程中会产生热胀冷缩的弧度。另外，在筒节辊圆后，不能在相同的平面上产生错误，造成焊缝不能顺畅地进行。以上各种问题均可采用对称切削或机械切削等方式来解决。

3.2 板坯受控

板坯通常用于高压储罐的密封件和尺寸较大的法兰盘。在特定使用过程中，由于受到膨胀效应的影响，采用火焰法进行切断，会导致钢板表面出现不均匀现象；也会造成毛坯的处理时间缩短。在压力容器制造中，要解决此类问题，必须采取整形的方法。在此工艺中，可以适当地增大拱余，使得板坯表面平整程度符合规定的要求，并改善了产品品质。

3.3 控制阀

在使用火焰对成形的封头进行切割时，会产生缩水和变形，使其孔径缩小。所以对阀片型封头孔口的处理应采用机加工的方法，或对装配时的孔径进行恰当的扩大，以防止其发生变形。而对整个成形工艺的封头，在进行成形模时，应充分地考虑到火割后的收缩情况。为了使数控切割机的合格率稳定、持续改进，应编制考核办法、培训计划，并将具体工作纳入管理评估中。技术部门负责不定期地审查工作场所在材料准备过程中的使用情况，如果出现问题应及时采取补救措施，减少质量事故，从而保证数控切割的质量稳定。针对不合格产品，不但要处理问题，还要查找出问题所在，探索研究避免问题重复出现的改进方法。

3.4 不合格品的处置方法

（1）再利用：不合格品可以不经过任何处理直接使用。如果是可以再用的，检查员会把“扣留”的标识拆下来，并作好纪录做好记录，送往下一道工序。

（2）返工：不合格品经过处理产品可以恢复到合格状态。如需返工，必须提供返工程序；如需返修，应提供返修工艺。返修修理好后，将再次对产品进行检验，符合要求后，检验员会揭下“返工”标签，进入下一道工序。

（3）报废：当不合格产品被认定需要报废时，检验员应卸下“扣留”标志，换上“报废”标签，指导工人将已处理的材料从生产区转移出去。

质量检验部门在对不合格产品进行处置后，应当由质量检验部门的技术人员进行调查，并制定纠正和预防措施，由技术主管审查后予以执行。对不合格物料的处置，质量控制部门将继续跟踪，直到改进为止。对不符合标准的产品进行处置，由班组长、车间主管和质量监督部门进行跟踪，直到改进为止。因加工大小问题而导致顾客退回的，由生产部和质检部门负责后续处理。

3.5 结果分析

一切质量控制都是以客户需求为主要关注点，以产品质量为重点的研究和质量控制的过程。其主要作用是根据客户的需求提供产品和服务。通过以上措施，在一定程度上解决了实际工作过程中横截面挂渣的问题，提高了切割质量（图4）。改进后的数控切割合格率提高到93.3%，超过行业平均水平，较预定改进目标提高8.3%。

图4 改进后的切割效果

4 结论

通过提高数控切割机一次合格率的技术改进，对所提出的改善方案及保证措施进行了详细分析。通过以上改进措施，切削截面挂渣问题得到了有效矫正，使切割合格率提高到93.2%，超过行业平均水平，比预定指标提高8.3%。结果表明，改进实施后企业车间的生产和管理水平得到很大提升，改进成效明显，减少了产品制作周期和原料成本，为企业创造更大效益。